基于有限元分析的軌道客車墻板夾持點位置優(yōu)化設(shè)計

沈 健

(長春軌道客車裝備有限責任公司國凱子公司，吉林長春130000)

有限元分析軟件SolidWorks Simulation的設(shè)計情形可以對零件進行參數(shù)化分析。結(jié)果(比如位移或應(yīng)力)能以設(shè)計變量的函數(shù)進行圖表顯示。設(shè)計情形可以運行多個算例，目的是獲得能夠用于優(yōu)化設(shè)計的趨勢。設(shè)計算例特征針對每個情形(參數(shù)組合)，自動生成并運行多個算例。所有情形的全部計算結(jié)果都將被保存。

1 設(shè)計參數(shù)示意圖

在圖1中，真空吸盤夾具正在吸持大型不銹鋼墻板。該真空吸盤夾由10只吸盤和主、副橫梁組成。真空吸盤安裝在副橫梁上，副橫梁可以在主橫梁上左右移動并通過鎖緊把手鎖緊位置。真空吸盤可以在副橫梁上前后移動并通過鎖緊把手鎖緊位置。圖1中的參數(shù)1、參數(shù)2、參數(shù)3表示的是真空吸盤在大型不銹鋼墻板上的位置坐標。位移2(探測點)表示在進行參數(shù)化算例分析時，需要反饋該點的位移結(jié)果。

圖1 設(shè)計參數(shù)示意圖

2 設(shè)定設(shè)計變量

表1 設(shè)計變量

3 設(shè)定監(jiān)視傳感器

表2 監(jiān)視傳感器

4 傳感器的參數(shù)化算例分析結(jié)果

運行有限元分析，計算監(jiān)視傳感器結(jié)果。圖2為應(yīng)力1監(jiān)測結(jié)果，圖3為位移1監(jiān)測結(jié)果，圖4為位移2監(jiān)測結(jié)果。

圖2 應(yīng)力1監(jiān)測結(jié)果

圖3 位移1監(jiān)測結(jié)果

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5 分析優(yōu)化

將傳感器的參數(shù)化算例分析數(shù)值結(jié)果輸入到Excel電子表格中并生成折線圖表。分析結(jié)果如圖5應(yīng)力位移圖所示。經(jīng)分析，在第261種情形下，最大位移最小，計算結(jié)果如表3所示。第261種情形下的應(yīng)力云圖如圖6所示。

圖5 應(yīng)力位移圖

圖6 應(yīng)力云圖

6 結(jié)論

有限元分析結(jié)果表明，當參數(shù)1等于1450mm，參數(shù)2等于800mm，參數(shù)3等于1000mm時，不銹鋼薄板的整體變形和應(yīng)力最小。當真空吸盤在該位置吸持不銹鋼薄板時，薄板的變形處于最優(yōu)狀態(tài)。

［1］唐寅，易紅.沖壓加工中薄板零件夾持與操縱的研究［J］.東南大學學報，2000，30(3):61－64.

［2］機械工程師手冊編委會.機械工程師手冊［M］.3版.北京:機械工業(yè)出版社，2007.

［3］林正英，沈斌.車身覆蓋件的夾持位置優(yōu)化研究［J］.計算機工程與應(yīng)用，2009(19):220－223.